KR20110076461A - A tubular braid and composite hollow fiber membrane using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 구현예들은 수처리에 이용될 수 있는 중공사막에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는 복합 중공사막에 관한 것이다. Embodiments of the present invention are directed to hollow fiber membranes that can be used in water treatment, and more particularly to composite hollow fiber membranes.
일반적으로 분리막을 응용한 수처리는 물질의 선택 투과 메카니즘을 이용한 정화 기술임이 잘 알려져 있다. 이 때, 분리막을 이용한 수처리 즉, 오염수의 분리 기술은 전통적인 화학처리에서 사용되는 증류법에 비해 에너지의 절감, 설비의 간소화, 운영의 효율성 등에서 경제적일 뿐만 아니라, 환경보호 등의 사회적 요구에 따라서 간단한 실험실적 규모로부터 각종 산업분야의 규모에 이르기까지 폭넓은 연구와 실용화가 이루어지고 있다. 이러한 분리막으로는 형태학적으로 평막, 관형막, 중공사막 등이 나열될 수 있는데 평막의 경우 내오염성이 강하여 하폐수의 처리기술로 많이 응용되고 있으나, 단위체적당 집적도가 낮아 경제적인 설치가 곤란하다. 중공사막은 형태학적으로 실의 형상을 지니고 있고 단위 체적당 막을 많이 패킹할 수 있다는 장점을 가져 처리량을 증대시킬 수 있다. 그러나 중공사막은 기계적 강도가 낮아 운전 도중 쉽사리 단사되는 사례가 빈번히 발생하고 있고, 특히 수처리 분야에 있어서 이러한 단점이 양질의 수질을 확보하는데 저해요소로 작용하고 있다. 분리막으로 이용되는 복합 중공사막은 우수한 투과성능을 나타냄과 동시에 우수한 기계적 강도를 발현해야 한다. 최근 복합 중공사막은 침지형 모듈의 형태로 수처리 공정에 적용되고 있는데, 이러한 침지형 모듈은 폭기를 통한 세정작용이 필수 공정으로 구성되어 있으며, 막오염을 최소화하기 위하여 운전/휴지의 반복된 싸이클로 작동된다. 이 경우 폭기로 인해 중공사막 사이에 발생하는 마찰과 물리적 충격 및 계속적인 운전과 휴지의 반복은 모듈과 막 사이의 경계면에서 막의 지지체로부터의 이탈 현상 및 자체적인 벗겨짐 현상을 발생시킬 수 있다. 이러한 중공사막을 다양한 수처리 분야에 적용하기 위해서는 우수한 투과성능, 우수한 기계적 강도, 높은 여과신뢰도, 높은 박리 강도, 낮은 도프 침투성 및 높은 스티프니스와 같은 다양한 특성이 요구된다.In general, it is well known that water treatment using a separation membrane is a purification technique using a selective permeation mechanism of a material. At this time, the water treatment using the membrane, that is, the separation of contaminated water is not only economical in terms of energy saving, facility simplification, and operation efficiency compared to the distillation method used in the conventional chemical treatment, A wide range of research and practical use has been made, ranging from laboratory scale to various industrial sectors. Such membranes may be morphologically listed as flat membranes, tubular membranes, hollow fiber membranes, etc. The flat membranes have high pollution resistance and are widely applied as wastewater treatment technologies, but are difficult to install economically due to their low density per unit volume. Hollow fiber membrane is morphologically shaped in the form of a yarn and can pack a lot of membranes per unit volume, thereby increasing throughput. However, hollow fiber membranes are often easily cut off during operation due to low mechanical strength, and in particular, these disadvantages act as a deterrent to securing high quality water. The composite hollow fiber membrane used as the separator must exhibit excellent permeability and at the same time exhibit excellent mechanical strength. Recently, the composite hollow fiber membrane is applied to a water treatment process in the form of an immersion type module, and the immersion type module is composed of an essential process for cleaning through aeration, and is operated by repeated cycles of operation / rest in order to minimize membrane contamination. In this case, friction, physical shock, and continuous operation and repetition of the hollow fiber membranes due to the aeration may cause the film to deviate from the support of the membrane and its own peeling at the interface between the module and the membrane. In order to apply such hollow fiber membranes to various water treatment fields, various characteristics such as excellent permeability, excellent mechanical strength, high filtration reliability, high peel strength, low dope penetration, and high stiffness are required.
본 발명의 구현예들은 가연사로 구성되어 고분자 수지막 층과의 접착력 및 박리강도가 우수한 관형 편직물을 제공한다. Embodiments of the present invention is composed of a twisted yarn to provide a tubular knitted fabric excellent in adhesion and peel strength with the polymer resin film layer.
본 발명의 구현예들은 상기 관형 편직물을 이용하여 기계적 강도가 향상된 복합 중공사막을 제공한다. Embodiments of the present invention provide a composite hollow fiber membrane having improved mechanical strength by using the tubular knitted fabric.
본 발명의 하나의 양상은, 섬도 5 내지 500 데니아, 10 내지 200 필라로 제편한 가연사 멀티 필라멘트로 편직된 관형 편직물에 관한 것이다. One aspect of the present invention relates to a tubular knitted fabric knitted from false twisted multifilament knitted with fineness 5 to 500 denier, 10 to 200 filaments.
본 발명의 다른 양상은, 섬도 5 내지 500 데니아, 10 내지 200 필라로 제편한 가연사 멀티 필라멘트로 편직된 관형 편직물 및 상기 관형 편직물의 표면에 코팅된 고분자 수지 박막층으로 이루어진 중공편물 보강 복합 중공사막에 관한 것이다. Another aspect of the present invention is a hollow knitted fabric reinforced composite hollow fiber membrane comprising a tubular knitted fabric knitted with false twisted multifilament knitted with fineness 5 to 500 denier, 10 to 200 filaments and a polymer resin thin film layer coated on the surface of the tubular knitted fabric. It is about.
본 발명의 구현예들에 의한 관형 편직물을 이루는 가연사는 꼬임 특성으로 인해 신축성이 있고 매끄럽지 않은 표면을 형성하고 있기 때문에 도프용액이 편직 물 내부로 침투하기 용이하게 하여 고분자 수지 박막층과 편직물의 결합력을 증가시킴으로써 제조되는 복합 중공사막의 내구성 및 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 외부의 장력이 없어진 경우 복원력을 갖기 때문에 균일한 고분자 수지 박막 층을 얻을 수 있어 제품의 안정성을 확보할 수 있다. Since the false twist yarn constituting the tubular knitted fabric according to the embodiments of the present invention forms a stretchy and unsmooth surface due to its twisting property, the dope solution is easily penetrated into the knitted fabric, thereby increasing the bonding force of the polymer resin thin film layer and the knitted fabric. The durability and reliability of the composite hollow fiber membrane produced by this can be improved. In addition, when the external tension is lost, since it has a restoring force, a uniform polymer resin thin film layer can be obtained, thereby securing stability of the product.
이하, 본 발명의 구현예들에 대하여 도면을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 복합 중공사막의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a composite hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 의한 복합 중공사막은 보강재인 관형 편직물(tubular braid)(1), 관형 편직물(1)의 표면에 코팅된 고분자 수지 박막(2) 및 처리된 물질을 수용하는 중공부(3)로 구성된다. 상기 관형 편직물(1)은 섬도 5 내지 500 데니아, 10 내지 200 필라로 구성된 가연사 멀티 필라멘트를 재조합하여 총섬도 100 내지 800데니아로 편직된다. As shown in Figure 1, the composite hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention is a tubular braid (1), a polymeric resin thin film (2) coated on the surface of the tubular knitted fabric (1) as a reinforcing material and treatment It consists of a
가연사는 꼬임의 성질을 갖기 때문에 편직물이 길이방향으로 신축성을 갖고 이러한 특성에 의하여 고분자 도프용액이 관형 편직물(1)에 도포되는 구간에서 편직물의 길이 방향으로 가해진 장력에 의해 신장된 편직물 내부로 침투하는 것이 용이해진다. 이에 의해 고분자 수지 박막층(2)과 편직물의 결합력이 증가되어 제조된 복합 중공사막의 박리강도를 향상시킬 수 있다. Since the twisted yarn has the property of twisting, the knitted fabric has elasticity in the longitudinal direction and the polymer dope solution penetrates into the stretched knitted fabric by the tension applied in the longitudinal direction of the knitted fabric in the section where the polymer dope solution is applied to the tubular knitted fabric (1). It becomes easy. As a result, the bonding strength of the polymer resin
또한, 가연사의 매끄럽지 않은 표면은 고분자 수지 박막층과의 접착력을 강하게 할 뿐 아니라, 복원력을 갖기 때문에 고분자 도프용액이 충분히 관형 편직물(1) 내부로 침투한 후에 장력을 제거함으로써 관형 편직물(1)의 중공진원도를 향상시킬 수 있다. In addition, the unsmooth surface of the combustible yarn not only strengthens the adhesive strength with the polymer resin thin film layer, but also has a restoring force so that the hollow of the tubular knitted
이를 위하여, 상기 가연사 멀티필라멘트는 섬도가 0.3 내지 50 데니어인 모노 필라멘트를 다수개 조합하여 이루어진 것이 바람직하다. To this end, the false twisted multifilament is preferably made by combining a plurality of monofilament having a fineness of 0.3 to 50 denier.
모노 필라멘트의 섬도가 50 데니어를 초과하는 경우에는 섬유가 굵어지기 때문에 중공진원도가 높은 관형 편직물(1)의 제조가 어려워지고 섬도가 0.3 데니어 미만인 경우에는 관형 편직물(1)이 투수 과정 중에 저항으로 작용하여 수투과도가 감소된다. 50 degrees of monofilament fineness When the denier is exceeded, the fiber becomes thicker, which makes it difficult to manufacture the tubular knitted
이와 같이 구성된 가연사 멀티 필라멘트는 박리강도와 도프 침투 조절 용이성 및 경제성 등의 측면에서 10 내지 200개의 모노 필라멘트를 조합하여 이루어지며, 형성된 멀티 필라멘트의 섬도는 5 내지 500 데니어의 범위일 수 있다. 이러한 가연사 멀티 필라멘트로 이루어진 원사(yarn)의 총섬도는 100 내지 800 데니어인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 250 내지 600 데니어이다. The false twisted multifilament configured as described above is formed by combining 10 to 200 monofilaments in terms of peel strength, dope penetration control, and economic efficiency, and the fineness of the formed multifilament may be in the range of 5 to 500 denier. It is preferable that the total fineness of the yarn (yarn) which consists of such a twisted yarn multifilament is 100-800 denier, More preferably, it is 250-600 denier.
원사의 총섬도가 100 데니어 미만인 경우에는 생산속도가 저하되고, 800 데니어를 초과하면 관형 편직물(1) 외경이 확장되어 단위체적당 집적도가 떨어진다. If the total fineness of the yarn is less than 100 denier, the production speed is lowered, and if the total fineness of the yarn exceeds 800 denier, the outer diameter of the tubular knitted fabric (1) is expanded to reduce the density per unit volume.
본 발명의 일 구현예에 의한 관형 편직물(1)의 재질로는 극성기를 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론(Nylon) 등일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 비극성 분자쇄로 구성되어진 폴리에틸렌, 폴리프로필렌등은 코팅층과의 접착능력이 떨어지는 반면, 극성기를 함유하는 폴리에스터계 및 폴리아마이드계 재질은 코팅층과의 계면접착력이 우수하다. The material of the tubular knitted
본 발명의 일 구현예에 의하면, 고분자 수지 박막(2)이 관형 편직물(1)의 표면에 코팅되어 복합 중공사막을 구성하는데, 고분자 수지 박막(2)은 복합 중공사막의 기계적 강도, 막의 수투과성 및 여과신뢰성에 영향을 미친다. 고분자 수지 박막(2)은 관형 편직물(1)에 비하여 낮은, 고분자 수지 박막(2) 자체가 박리되거나 파손되지 않을 정도의 기계적 강도를 가지며, 복합 중공사막의 인장강도 및 내압성 등을 보완한다. According to one embodiment of the invention, the polymer resin thin film (2) is coated on the surface of the tubular knitted fabric (1) to form a composite hollow fiber membrane, the polymer resin thin film (2) is the mechanical strength of the composite hollow fiber membrane, the water permeability of the membrane And filtration reliability. The polymer resin
본 발명의 일 구현예에 의하면, 관형 편직물(1)은 고분자 수지 박막(2)에 비하여 상대적으로 큰 공극을 갖기 때문에, 고분자 수지 박막(2)을 통과한 여과액은 큰 공극을 갖는 관형 편직물(1)을 큰 저항 없이 통과한다. 즉, 여과액의 수투과도는 작은 공극을 갖는 고분자 수지 박막(2)에 의해 영향을 받게 되며, 고분자 수지 박막(2)의 미세공 구조 및 다공도에 따라 전체 복합 중공사막의 수투과도가 결정된다. According to one embodiment of the present invention, since the tubular knitted
이와 같은 고분자 수지 박막(2)의 미세공 구조 및 다공도는 도프의 조성에 따른 열역학적 안정성의 차이에 따라 결정된다. 보다 상세하게 설명하면, 도프용액을 구성하는 용매 혹은 첨가제들이 고분자와 강하게 상호작용하면 고분자와 응고조 용액과의 '디믹싱(demixing) 지연효과'로 인하여 스폰지구조 (sponge-like structure)를 형성하고, 고분자와의 상호작용이 약해지면 ‘디믹싱 효과’가 급속 히 진행되어 핑거구조(finger-like structure)를 형성한다. 스폰지 구조는 기계적인 강도 측면에서 핑거구조에 비하여 유리하지만, 수투과도 측면에 있어서는 불리하다. 그 이유는 스폰지 구조는 수리학적 저항성이 핑거구조에 비하여 강하게 걸리기 때문이다. 한편, 표면에 분포하는 표면공경은 여과특성의 신뢰성을 부여하는데 중요한 기능을 나타낸다. 즉, 동일한 분포를 갖는 표면공경의 형성은 일정크기 이상의 입자를 배제하여 수처리 공정에 있어서 수질의 안정성을 부여한다. The micropore structure and porosity of the polymer resin
본 발명의 일 구현예에 의하면, 고분자 수지 박막(2)은 기계적 강도, 수투과량, 여과 신뢰성을 동시에 발현하기 위해 하층에서 50~190 ㎛까지는 스폰지 구조를 형성하고 상단 0.1~10 ㎛까지는 핑거구조를 형성하여 표면공경의 분포분산도를 최소화한다. 표면층에는 공경이 0.01 ~ 1㎛인 미세공이 형성되고, 내층에는 공경이 0.01 ~ 10㎛ 인 미세공이 형성될 수 있다. 또한, 복합 중공사막의 내층에 형성된 미세공의 직경을 중심방향으로 갈수록 점진적으로 증대시켜 비대칭성을 크게하면 수투과도를 증진시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the polymer resin thin film (2) forms a sponge structure up to 50 ~ 190 ㎛ in the lower layer and the finger structure up to 0.1 ~ 10 ㎛ in the lower layer in order to simultaneously express mechanical strength, water transmission rate, filtration reliability To minimize the distribution of surface porosity. Micropores having a pore size of 0.01 to 1 μm may be formed in the surface layer, and micropores having a pore size of 0.01 to 10 μm may be formed in the inner layer. In addition, when the diameter of the micropores formed in the inner layer of the composite hollow fiber membrane gradually increases toward the center direction to increase the asymmetry, the water permeability can be enhanced.
다음으로 고분자 수지 박막(2)은 관형 편직물(1)에 도포된 후 응고과정을 거치게 되는데, 응고과정에서 유기용매가 빠져나가면서 그 내부에 공경이 형성된다. 이때, 상기 고분자 수지 박막(2)의 표면층이 내층에 비하여 응고속도가 빠르기 때문에 표면층의 공경이 내층의 공경에 비하여 상대적으로 작게 형성된다. Next, the polymer resin
본 발명의 일 구현예에서, 고분자 수지 박막(2)의 두께는 10 내지 200㎛ 범위가 바람직한데, 고분자 수지 박막(2)의 두께가 10㎛보다 작을 경우 기계적 강도가 떨어지고, 200㎛ 보다 클 경우에는 수투과도가 떨어진다. 고분자 수지 박 막(2)이 관형 편직물(1) 내로 침투하는 거리는 관형 편직물(1)의 두께(즉, 관형 편직물 (1)의 외경과 내경의 차)의 10 내지 30% 범위인 것이 바람직한데, 관형 편직물(1) 두께의 10%보다 작을 경우 기계적 강도가 떨어지고, 30%보다 클 경우 수투과도가 저하되기 때문이다. In one embodiment of the present invention, the thickness of the polymer resin thin film (2) is preferably in the range of 10 to 200㎛, when the thickness of the polymer resin thin film (2) is less than 10㎛ when the mechanical strength is lower, when larger than 200㎛ There is a drop in water permeability. The distance that the polymer resin
본 발명의 일 구현예에 의한 고분자 수지 박막(2)은 고분자 수지, 유기용매, 및 첨가제인 폴리비닐피롤리돈과 친수성 화합물로 구성되는 방사 도프가 관형 편직물(1)의 표면에 코팅되어 형성된다. The polymer resin
본 발명의 일 구현예에 의한 복합 중공사막을 제조하는 공정은, 이중 관형노즐의 중앙부로 관형 편직물(1)을 통과시킴과 동시에 방사 도프를 관형 편직물(1)의 표면으로 유입시켜 관형 편직물(1)의 표면에 방사 도프를 코팅하는 단계를 포함한다. 이어서 방사 도프를 노즐 외부의 공기 중으로 토출시키고 외부 응고액으로 응고시킨 후 수세 및 건조시키는 공정을 포함할 수 있다. In the process of manufacturing a composite hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention, the tubular knitted fabric (1) passes through the tubular knitted fabric (1) to the center of the double tubular nozzle and flows the spinning dope into the surface of the tubular knitted fabric (1). Coating the spin dope on the surface of the substrate). Subsequently, the spinning dope may be discharged into the air outside the nozzle, coagulated with an external coagulation liquid, and then washed with water and dried.
본 발명의 일 구현예에서 방사 도프는 고분자 수지, 첨가제인 폴리비닐피롤리돈 및 친수성 화합물을 유기용매에 용해하여 제조한다. 바람직한 함량범위는 고분자 수지 10 ~ 50중량%, 폴리비닐피롤리돈 및 친수성 화합물 1 ~ 30중량%, 및 유기용매 20 ~ 89중량%로 구성된다. In one embodiment of the present invention, the spinning dope is prepared by dissolving a polymer resin, an additive polyvinylpyrrolidone, and a hydrophilic compound in an organic solvent. The preferred content range is 10 to 50% by weight of the polymer resin, polyvinylpyrrolidone and 1 to 30% by weight of the hydrophilic compound, and 20 to 89% by weight of the organic solvent.
본 발명의 일 구현예에 사용되는 고분자 수지로는 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 및 폴리에스테르이미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 이용할 수 있다. 이 때, 유기용매로는 디메틸아세트아미드 및 디메틸포름아미드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 이용할 수 있다. 표면공경 형성제로는 물 혹은 폴리피롤리돈계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 이용할 수 있다. 폴리피롤리돈화합물이 1% 미만인 경우는 균일한 표면공경의 형성이 이루어지지 않으며, 폴리피롤리돈 화합물이 30% 이상인 경우는 박막의 브리틀리스 (Brittleness) 증가에 의해 기계적 강도가 떨어진다. The polymer resin used in one embodiment of the present invention is polysulfone resin, polyethersulfone resin, sulfonated polysulfone resin, polyvinylidene fluoride (PVDF) resin, polyacrylonitrile (PAN) resin, polyimide resin , At least one selected from the group consisting of polyamideimide resins, and polyesterimide resins can be used. At this time, at least one selected from the group consisting of dimethylacetamide and dimethylformamide may be used as the organic solvent. As the surface pore-forming agent, at least one selected from the group consisting of water or polypyrrolidone-based compounds may be used. If the polypyrrolidone compound is less than 1% does not form a uniform surface pore, if the polypyrrolidone compound is 30% or more, the mechanical strength is lowered by the brittleness of the thin film.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 복합 중공사막을 제조한 후, 각각에 대한 물성 측정을 통해 본 발명의 실시예에 따라 제조된 복합 중공사막의 특성을 살펴보기로 한다. 열거된 실시예는 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. Hereinafter, after the composite hollow fiber membranes are prepared through Examples and Comparative Examples, the properties of the composite hollow fiber membranes prepared according to the Examples of the present invention will be described by measuring physical properties thereof. The listed examples are for ease of understanding and are not intended to limit the invention.
실시예Example 1: 복합 중공사막의 제조 1: Preparation of Composite Hollow Fiber Membrane
섬도가 1.4 데니아인 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 모노 필라멘트 36필라로 이루어진 50 데니아의 가연사 멀티 필라멘트6가닥을 합사하여 원사 (yarn) 1개의 총섬도가 300데니아가 되게 하였다. 그 후, 제조된 원사 26가닥을 사용하여 외경이 1.9 mm가 되도록 직조한 관형 편직물을 준비하였다. 50 denier twisted yarn multifilament 6 strands composed of 36 filaments of polyethylene terephthalate (PET) monofilament having 1.4 denier were filamented so that the total fineness of one yarn was 300 denier. Then, using the 26 yarns prepared to prepare a tubular knitted fabric woven so that the outer diameter is 1.9 mm.
도프용액으로는 폴리비닐리덴플루오라이드 (PVDF) 17%, 폴리비닐피롤리돈 10%, 디메틸아크릴아마이드 73%로 이루어진 조성물을 40℃ 에서 충분히 녹인 후, 디게싱(degasing) 하여 발생한 가스를 제거하고 상온에 위치시켰다. 제조된 도프용액을 이중 관형노즐에 공급하고 중앙부에서 준비된 관형 편직물을 통과시켜 관형 편직물의 외부에 도프용액을 코팅하였다. 이때 코팅의 두께는 0.2mm로 하였다. 에어갭 (5cm)을 통과시킨 편직물을 30℃의 외부 응고조에서 응고시켰다. 이후 잔류 솔벤트 및 첨가제를 제거하기 위해 1일간 60℃의 열수장치에서 후처리하였고 20 wt% 알코올 수용액에 2시간 침적시킨 후 40℃의 건조기에서 24시간 건조시켜 복합 중공사막을 얻었다. As a dope solution, a composition composed of 17% polyvinylidene fluoride (PVDF), 10% polyvinylpyrrolidone, and 73% dimethyl acrylamide was sufficiently dissolved at 40 ° C, and then degased to remove the gas generated. Placed at room temperature. The prepared dope solution was supplied to a double tubular nozzle and the dope solution was coated on the outside of the tubular knitted fabric by passing through the tubular knitted fabric prepared in the center. At this time, the thickness of the coating was 0.2mm. The knitted fabric which passed the air gap (5 cm) was coagulated in an external coagulation bath at 30 ° C. Thereafter, in order to remove residual solvents and additives, the mixture was post-treated in a hydrothermal apparatus at 60 ° C. for 1 day, immersed in 20 wt% alcohol solution for 2 hours, and then dried in a dryer at 40 ° C. for 24 hours to obtain a composite hollow fiber membrane.
제조된 복합 중공사막은 박리강도 1.50 Mpa, 수투과도 550 LMH 의 특성을 나타내었고, 중공진원을 유지하였다. The composite hollow fiber membrane exhibited a peel strength of 1.50 Mpa, a water permeability of 550 LMH, and maintained a hollow source.
실시예Example 2: 복합 중공사막의 제조 2: Preparation of Composite Hollow Fiber Membrane
섬도가 0.5 데니아인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 모노 필라멘트 100필라로 이루어진 50 데니아의 가연사 멀티 필라멘트 6가닥을 합사하여 원사(yarn) 1개의 총섬도가 300데니아가 되게 하였다. 그 후, 제조된 원사 26가닥을 사용하여 외경이 1.9 mm가 되도록 직조한 관형 편직물을 준비하였다. 코팅층의 형성은 상기 실시예 1과 동일한 제조 및 공정에 따라 수행하였다. Six strands of 50 denier twisted yarn multifilament consisting of 100 filaments of polyethylene terephthalate (PET) monofilament having a fineness of 0.5 denier were spun together so that the total fineness of one yarn was 300 denier. Then, using the 26 yarns prepared to prepare a tubular knitted fabric woven so that the outer diameter is 1.9 mm. Formation of the coating layer was performed according to the same preparation and process as in Example 1.
제조된 복합 중공사막은 박리강도 0.90 MPa, 수투과도 485 LMH의 특성을 나타내었다. 실시예 1과 비교하여 섬도의 데니아 수가 낮아 편물 내부로 도프용액이 침투할 수 있는 공간이 적기 때문에 박리강도가 다소 낮아지고, 편물 내부로 침투하지 못한 도프용액이 고분자 수지 박막층을 두껍게 하기 때문에 수투과도가 다소 낮아졌다. The composite hollow fiber membrane exhibited characteristics of peel strength of 0.90 MPa and water transmittance of 485 LMH. Compared to Example 1, the number of fineness of the fineness of Denia is lower, so that the space for the dope solution to penetrate into the knitted fabric has a lower peeling strength, and the dope solution that does not penetrate into the knitted fabric thickens the polymer resin thin film layer. Was somewhat lower.
실시예Example 3: 복합 중공사막의 제조 3: Preparation of Composite Hollow Fiber Membrane
섬도가 5 데니아인 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 모노 필라멘트 10필라로 이루어진 50 데니아의 가연사 멀티 필라멘트 6가닥을 합사하여 원사(yarn) 1개의 총섬도가 300데니아가 되게 하였다. 그 후, 제조된 원사 26가닥을 사용하여 외경이 1.9 mm가 되도록 직조한 관형 편직물을 준비하였다. 코팅층의 형성은 상기 실시예 1과 동일한 제조 및 공정에 따라 수행하였다. Six strands of 50 denier twisted yarn multifilament consisting of 10 filaments of polyethylene terephthalate (PET) monofilament having 5 deniers of fineness were spliced to give a total fineness of 300 denier per yarn. Then, using the 26 yarns prepared to prepare a tubular knitted fabric woven so that the outer diameter is 1.9 mm. Formation of the coating layer was performed according to the same preparation and process as in Example 1.
제조된 복합 중공사막은 박리강도 2.10 MPa, 수투과도 610 LMH의 특성을 나타내었다. 실시예 1과 비교하여 섬도의 데니아 수가 높고, 굵은 가연사 필라멘트가 적용되어 편물 내부로 도프용액이 용이하게 침투하여 박리강도가 높고, 고분자 수지 박막층이 얇아져 수투과도가 향상되었다. The composite hollow fiber membrane exhibited characteristics of peel strength of 2.10 MPa and water permeability of 610 LMH. Compared to Example 1, the denier number of fineness is high, and the coarse twisted yarn filament is applied, so that the dope solution easily penetrates into the knit fabric, the peel strength is high, and the polymer resin thin film layer is thinned, thereby improving water permeability.
비교예Comparative example 1: 복합 중공사막의 제조 1: Preparation of Composite Hollow Fiber Membrane
섬도가 1.4 데니아인 PET 모노 필라멘트 36가닥으로 이루어진 50 데니아의 연신사 멀티 필라멘트 6가닥을 합사하여 원사(yarn) 1개의 총섬도가 300데니아가 되게 하였다. 그 후, 제조된 원사 26가닥을 사용하여 외경이 1.9 mm가 되도록 직조한 관형 편직물을 준비하였다. 이후의 공정은 실시예 1과 동일한 공정 및 조건에 의해 복합 중공사막을 얻었다. Six 50 strands of stretched multifilament of 50 denier yarns consisting of 36 strands of PET monofilament having a fineness of 1.4 denier were spliced to obtain a total fineness of 300 denier per yarn. Then, using the 26 yarns prepared to prepare a tubular knitted fabric woven so that the outer diameter is 1.9 mm. The subsequent process obtained the composite hollow fiber membrane by the process and conditions similar to Example 1.
제조된 복합 중공사막은 박리강도가 0.72 MPa의 낮은 수치를 나타내었다. 이는 관형 편직물 내부로 도프용액이 침투하는 것이 용이하지 않기 때문인 것 으로 생각된다. The composite hollow fiber membrane exhibited a low peel strength of 0.72 MPa. This is thought to be because the dope solution is not easy to penetrate into the tubular knitted fabric.
비교예Comparative example 2: 복합 중공사막의 제조 2: Preparation of Composite Hollow Fiber Membrane
섬도가 5 데니아인 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 모노 필라멘트 10필라로 이루어진 50 데니아의 연신사 멀티 필라멘트 6가닥을 합사하여 원사(yarn) 1개의 총섬도 300데니아가 되게 하였다. 그 후, 상기 원사 26가닥을 사용하여 외경이 1.9 mm인 관형 편직물을 준비하였다. 코팅층의 형성은 상기 실시예 1과 동일한 제조 및 공정에 따라 수행하였다. Six strands of stretched multifilament of 50 deniers consisting of 10 filaments of polyethylene terephthalate (PET) monofilament having 5 deniers of fineness were spliced to give a total fineness of 300 denier per yarn. Thereafter, using the 26 strands of yarn, a tubular knitted fabric having an outer diameter of 1.9 mm was prepared. Formation of the coating layer was performed according to the same preparation and process as in Example 1.
제조된 복합 중공사막은 수투과도492 LMH, 박리강도 0.91MPa를 나타내었다. The prepared composite hollow fiber membrane had a water permeability of 492 LMH and a peel strength of 0.91 MPa.
실시예 및 비교예에서 나타난 바와 같이 가연사를 원사로 하는 보강 중공사막은 기존의 원사로 구성된 중공사막에 비해 박리강도가 향상되었다. As shown in the examples and comparative examples, the reinforcement hollow fiber membrane using the combustible yarn was improved in peel strength compared to the hollow fiber membrane composed of the conventional yarn.
박리강도Peel strength
관형 편직물로부터 고분자 수지 박막이 박리되는 순간의 하중을 인장시험기를 이용해 측정하였고, 이를 전단력이 가해지는 면적(㎡)으로 나누어 박리강도를 계산하였다. 구체적인 측정조건을 하기 표 1에 표시하였다. The load at the moment of peeling of the polymer resin thin film from the tubular knitted fabric was measured using a tensile tester, and the peel strength was calculated by dividing this by the area (㎡) to which the shear force was applied. Specific measurement conditions are shown in Table 1 below.
<표 1>TABLE 1
박리강도는 시편 인장시 코팅된 고분자 수지 박막에 가해지는 단위면적당 전단력(Shear Strength)으로 정의되고, 전단력이 가해지는 면적(m2)은 π× 복합 중공사막의 외경(m)× 복합 중공사막의 접착부 길이(m)로 계산하였다. 계산식은 다음와 같다. Peel strength is defined as shear strength per unit area applied to the coated polymer resin thin film when the specimen is tensioned, and the area (m 2 ) to which shear force is applied is π × outer diameter of the composite hollow fiber membrane (m) × Calculated by the adhesion length (m). The calculation is as follows.
박리강도 (Pa) = 항복점의 하중 (kg) / 전단력이 가해지는 면적 (m2) Peel strength (Pa) = load at yield point (kg) / area under shear (m 2 )
투수량Permeability 측정 Measure
막면적 0.0057 m2의 소형 가압모듈을 제작하여 압력계가 부착된 장치에 위치시켰다. 막간 차압을 100kPa로 일정하게 유지하고 24±1℃ 의 RO수를 공급하여 2분간의 투수량을 측정하였다. 투수량의 단위는 LMH (L /m2×h)이다. A compact pressure module with a membrane area of 0.0057 m 2 was fabricated and placed in a device with a pressure gauge. The interlayer differential pressure was kept constant at 100 kPa and RO water of 24 ± 1 ° C. was supplied to measure the water permeation rate for 2 minutes. The unit of permeation amount is LMH (L / m 2 × h).
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변경 또는 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하므로, 이러한 모든 변경 및 변형예들도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be variously changed or modified without departing from the spirit and scope of the present invention. Modifications and variations are also to be construed as being included in the scope of protection of the present invention.
이하의 도면들은 본 발명의 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 이해를 돕는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이들 도면에 기재된 사항으로만 한정되어 해석되어서는 안된다.The following drawings illustrate one embodiment of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to assist in understanding the present invention, the present invention should not be construed as limited to the matters set forth in these drawings.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 복합 중공사막의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a composite hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 관형 편직물 2: 고분자 수지 박막1: tubular knitted fabric 2: polymer resin thin film
3: 중공부3: hollow part
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KR101447081B1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-10-06 | (주)쓰리에이씨 | Ultra fine fiber filter and manufacturing method of the same |
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- 2009-12-29 KR KR1020090133175A patent/KR20110076461A/en not_active Application Discontinuation
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